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                           氟塑料襯里閥門(mén)在熱水系統(tǒng)應(yīng)用

                          上海申弘閥門(mén)有限公司

    隨著現(xiàn)代石油化工工業(yè)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了襯里閥門(mén)的發(fā)展，早先年出現(xiàn)的襯橡膠、搪瓷閥門(mén)已不能滿足日新月異的工業(yè)需要。人們?cè)诓粩嗟膶で蟆ui合理的方法來(lái)解決這些工業(yè)需要，因此出現(xiàn)了各種材料的襯里閥門(mén)，其中襯氟塑料閥門(mén)是襯里閥門(mén)中的一朵奇葩。上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥,電動(dòng)球閥,氣動(dòng)球閥,電動(dòng)閘閥,氣動(dòng)閘閥,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門(mén)、襯膠閥門(mén)、襯氟閥門(mén)。在近二十年的生產(chǎn)使用中，不斷發(fā)展，已成為現(xiàn)代石油化工業(yè)中應(yīng)用zui廣泛的閥門(mén)品種之一。襯氟塑料閥門(mén)歷史

一、氟塑料性能特點(diǎn) 

襯氟塑料閥門(mén)(國(guó)外稱為鐵氟龍閥門(mén))，在上世紀(jì)七十年代開(kāi)始研發(fā)，由于閥門(mén)結(jié)構(gòu)的特殊性，zui初的襯氟塑料閥門(mén)主要集中在旋塞閥與球閥幾個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單品種，主要用于石化管道中強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及溶劑類(lèi)物質(zhì)。 然而單純用氟塑料制作的閥門(mén)是難以勝任溫度較高、壓力較高工況下工作的，必須另辟蹊徑。人們?cè)诓粩嘣囼?yàn)和實(shí)踐中，利用氟塑料的可塑性加工原理，用鋼鐵做外殼，將氟塑料襯于殼體內(nèi)，以隔絕鋼鐵金屬與強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的直接接觸，這既解決了氟塑料的強(qiáng)度低，而不能承受高壓的問(wèn)題，又解決了鋼鐵材料不耐腐蝕的問(wèn)題，成為當(dāng)今世界發(fā)展zui快的一種復(fù)合型閥門(mén)材料。 
氟塑料是指分子結(jié)構(gòu)含有氟原子的一類(lèi)高分子合成材料的總稱。它是一類(lèi)含有氟的不飽和單體自聚合以及由氟不飽和單體共聚而成的一類(lèi)合成樹(shù)脂。 1934年Scherer、Schloffer首先發(fā)現(xiàn)聚三氟氯乙烯(PCTFE)。1938年Dupont公司研制出聚四氟乙烯，并于1949年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。繼而英國(guó)的ICI、德國(guó)的Hoechse、日本的大金工業(yè)、意大利的Montefiaos等相繼投產(chǎn)，我國(guó)于1958年在上海實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 
氟樹(shù)脂的品種很多，根據(jù)分子中氟原子的個(gè)數(shù)來(lái)分有下列品種：聚氟乙烯(PVF)，簡(jiǎn)稱F1；聚偏二氟乙烯(PVDF)，簡(jiǎn)稱F2；聚三氟氯乙烯(PCTFE)，簡(jiǎn)稱F3；聚四氟乙烯(PTFE)，簡(jiǎn)稱F4；聚六氟丙烯，簡(jiǎn)稱F6。含氟塑料的共聚物有以下品種：可溶性聚四氟乙烯，簡(jiǎn)稱PFA，是由聚四氟乙烯與全氟烷基乙烯醚共聚所組成；聚全氟乙丙烯(FEP)簡(jiǎn)稱F46，是四氟乙烯與六氟乙烯的共聚物；F42是四氟乙烯與偏二氟乙烯的共聚物簡(jiǎn)稱；F40是四氟乙烯與乙烯的共聚物簡(jiǎn)稱；F30是三氟氫乙烯與乙烯的共聚物簡(jiǎn)稱；F23(又稱3M)是偏二氟乙烯與三氟氯乙烯的共聚物簡(jiǎn)稱。 
由于氟塑料分子結(jié)構(gòu)中都有氟碳鍵及其屏蔽效應(yīng)，故具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐高(低)溫性、非黏附性、電絕緣性等，又由于它們彼此間的結(jié)構(gòu)上的差異，使其具有各自的特性，選用時(shí)要充分注意發(fā)揮不同品種氟塑料各自的優(yōu)點(diǎn)。由于氟塑料的品種很多，這里僅介紹產(chǎn)量zui大，使用zui多的聚四氟乙烯以及它的兩個(gè)改性產(chǎn)品：聚全氟乙丙烯和可熔性聚四氟乙烯。

很短，真正大規(guī)模生產(chǎn)還是近十年的事，所以還沒(méi)有統(tǒng)一的專(zhuān)門(mén)的行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，一般生產(chǎn)企業(yè)都參照鋼制閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)制造。在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷摸索、總結(jié)，制訂企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)襯氟塑料閥門(mén)的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)。*，氟塑料是性能*的熱塑性材料，zui開(kāi)始用于宇航工業(yè)，典型的聚四氟乙烯(PTFE)材料，具有優(yōu)良的耐熱性和耐寒性，可長(zhǎng)期在-195℃～200℃范圍內(nèi)使用。低摩擦性和自潤(rùn)滑性非常好，還具有優(yōu)良的電絕緣性和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，可耐各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑的腐蝕，甚至可耐“王水”，有“塑料王”之稱。由于氟塑料具有這些優(yōu)異特性，所以特別適合做耐腐蝕性強(qiáng)的閥門(mén)材料。 

因?yàn)榉芰系目估瓘?qiáng)度和硬度相對(duì)較低，不適宜單獨(dú)做閥門(mén)殼體材料，所以通常作為襯里材料采用。襯氟塑料閥門(mén)的外殼材料，一般有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、不銹鋼。灰鑄鐵由于機(jī)械強(qiáng)度低，容易碎裂，現(xiàn)在使用較少
襯氟塑料閥門(mén)的設(shè)計(jì)壓力，一般公稱壓力為PN≤2.5Mpa(150Lb),使用溫度根據(jù)殼體材料和氟塑料的適用溫度來(lái)確定。一般碳鋼襯氟塑料閥門(mén)的工作溫度為-29℃～180℃。 

各類(lèi)襯氟塑料閥門(mén)的公稱通徑，可根據(jù)本企業(yè)的生產(chǎn)條件而定，表1所列襯氟塑料閥門(mén)的公稱通徑可作參照。 

各類(lèi)襯氟塑料閥門(mén)的技術(shù)條件可參照相應(yīng)金屬閥門(mén)的技術(shù)條件或設(shè)計(jì)規(guī)范。如: 

a.襯氟塑料閘閥的技術(shù)要求參照采用GB/T 12234 的規(guī)定。 

b.襯氟塑料截止閥和升降式止回閥的技術(shù)要求參照采用GB/T 12235 的規(guī)定。 

c.襯氟塑料止回閥的技術(shù)要求參照采用GB/T 12236 的規(guī)定。 

d.襯氟塑料球閥的技術(shù)要求參照采用GB/T 12237 的規(guī)定。 

e.襯氟塑料蝶閥的技術(shù)要求參照采用GB/T 12238 的規(guī)定。 

f.襯氟塑料隔膜閥的技術(shù)要求參照采用GB/T 12239 的規(guī)定。 

g.襯氟塑料旋塞閥的技術(shù)要求參照采用GB/T 12240 的規(guī)定。 

由于襯氟塑料閥門(mén)有其自身的特點(diǎn)和要求。固此還必須滿足下列技術(shù)要求：閥門(mén)殼體的zui小壁厚按照GB/T 12224標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，其壓力等級(jí)按1.6 Mpa、2.5 Mpa選取，但此壁厚不包括襯里層厚度，襯里層厚度推薦采用表2的尺寸。也可按用戶要求確定。 

2）法蘭連接襯氟塑料閥門(mén)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按GB/T 12221 的規(guī)定，對(duì)夾連接襯氟塑料閥門(mén)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按GB/T 15188.2的規(guī)定。也可按用戶的要求確定其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。 

3）襯氟塑料閥門(mén)的法蘭連接尺寸按GB/T 9113.1的規(guī)定或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。也可由用戶在訂貨合同中確定。但不得采用焊接連接方式。 

4）襯氟塑料閥門(mén)通道尺寸可按表3推薦的尺寸，還可根據(jù)用戶要求確定。對(duì)于閥門(mén)的可掃線性，可按用戶要求給予滿足。 

5）襯氟塑料閥門(mén)的手輪或板手上使用脫開(kāi)力矩或軸力所需要的zui大的力應(yīng)不超過(guò)360N。板手應(yīng)不長(zhǎng)于兩倍的閥門(mén)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。 

6）如果買(mǎi)方有要求，閥門(mén)應(yīng)提供鎖定機(jī)構(gòu)。鎖定機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)為在開(kāi)啟或關(guān)閉位置鎖定閥門(mén)。 

7）配有手動(dòng)或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的閥門(mén)應(yīng)提供一個(gè)可見(jiàn)的位置指示器以指示關(guān)閉件的開(kāi)啟和關(guān)閉位置。對(duì)于旋塞閥和球閥，其板手或位置指示器，當(dāng)閥門(mén)在開(kāi)啟的位置，應(yīng)與管道在一直線上，當(dāng)閥門(mén)在關(guān)閉位置，應(yīng)橫置于管道上。 

8）操作裝置和閥桿加長(zhǎng)裝配應(yīng)提供一種防止由閥桿或閥蓋密封泄漏引起的在機(jī)構(gòu)中壓力聚集的方法。外部的連接應(yīng)于以密封，例如用墊片或O型圈，以防止外介雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)構(gòu)。 

9）驅(qū)動(dòng)裝置可采用電動(dòng)、液動(dòng)、或氣動(dòng)方式；裝置與閥蓋或閥桿加長(zhǎng)裝置的連接面應(yīng)設(shè)計(jì)成能防止零件的錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)难b配；傳動(dòng)裝置的輸出應(yīng)不超過(guò)閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)鏈的zui大載荷能力。 

10）閥桿應(yīng)設(shè)計(jì)有防噴出機(jī)構(gòu)，以防止在閥桿填料或保護(hù)圈卸去后在內(nèi)壓下閥桿噴出。 

11）襯氟塑料閥門(mén)的內(nèi)部設(shè)計(jì)： 

a. 常規(guī)閥門(mén)的設(shè)計(jì)，只需考慮閥門(mén)鑄件的鑄造工藝性和結(jié)構(gòu)的合理就行了，對(duì)于襯氟塑料閥門(mén)來(lái)說(shuō)，這還不夠，還要考慮襯氟塑料的模壓工藝性、生產(chǎn)成本、流道暢通等問(wèn)題。 

例如截止閥，其S型的閥門(mén)殼體流道設(shè)計(jì)（圖1），在鑄造工藝性上沒(méi)有什么問(wèn)題，如果是襯氟塑料截止閥設(shè)計(jì)成這樣的結(jié)構(gòu)，襯氟塑料模壓工藝將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了滿足襯氟塑料模壓的工藝性要求、又符合截止閥的一般性能參數(shù)規(guī)范。此襯氟塑料截止閥應(yīng)設(shè)計(jì)成如圖2（a,b）的樣式。 

又如球閥的球體與閥桿，蝶閥的蝶板與閥桿，常規(guī)閥門(mén)的設(shè)計(jì)是分開(kāi)的，如圖3（a，b）,如果襯氟塑料球閥和蝶閥采用這樣的連接方式，襯氟工藝性沒(méi)有什么問(wèn)題但使用效果上有問(wèn)題。受力部位在反復(fù)交變受力過(guò)程中，容易損壞襯里層，導(dǎo)致襯里層破壞，鋼質(zhì)骨架會(huì)受到腐蝕性介質(zhì)的腐蝕而失效。從而縮短閥門(mén)使用壽命。所以，在設(shè)計(jì)中，通常設(shè)計(jì)成連體形，如圖4（a，b），實(shí)踐證明，這樣的設(shè)計(jì)使用效果良好。 

b. 襯氟塑料閥門(mén)的內(nèi)部設(shè)計(jì)形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔、要充分考慮模具制造的簡(jiǎn)易，模壓工藝的合理，制造成本的低廉，并保證介質(zhì)流動(dòng)順暢，要求襯里面平整，所有轉(zhuǎn)角處呈圓弧過(guò)渡，圓弧半徑R≥2mm. 

c. 襯氟塑料閥門(mén)的殼體內(nèi)件如采用焊接方式，其焊縫應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)焊，并且為對(duì)接焊縫。焊縫應(yīng)符合GB/T 150的規(guī)定。 

d. 法蘭面的襯氟塑料應(yīng)設(shè)計(jì)成襯滿密封面，并且有扣緊基體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，防止脫殼，如圖（5） 

e. 襯里層厚度不得小于2mm。因?yàn)榉芰鲜歉叻肿硬牧希哂形丈倭颗c其接觸的氣體的特性。隨著溫度升高，材料體積膨脹，分子之間空隙增大，滲透吸收就加劇，只有適當(dāng)增加厚度才能減少滲透。因此，在襯里層設(shè)計(jì)時(shí)采用增加厚度來(lái)彌補(bǔ)這一缺陷，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)、研究確定δ≥2mm較為合適。 

f. 襯里層的表面應(yīng)當(dāng)光滑平整，無(wú)氣孔、裂紋、夾雜等缺陷。法蘭的翻邊處及其他轉(zhuǎn)角處應(yīng)色澤均勻，無(wú)泛白現(xiàn)象。 

12) 襯里材料必須符合相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,其密度宜選用≥2.16g/cm3的氟塑料，且不允許有雜質(zhì)存在。目前常用的氟塑料有：FEP(F46)、PFA、PTFE(F4)、F2等。當(dāng)然，還有塑料PO、PE等。隨著新型塑料工程材料的不斷出現(xiàn)，將給襯里閥門(mén)增添更多的品種。 

13) 用于食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生級(jí)閥門(mén)襯里材料，還要求無(wú)毒、無(wú)菌、無(wú)雜質(zhì)、清潔衛(wèi)生的材料，嚴(yán)禁使用再生、回收材料，無(wú)牌號(hào)的材料。 

14) 全部的流程潤(rùn)濕零件，金屬的、非金屬的，和潤(rùn)滑脂，應(yīng)適合由買(mǎi)方規(guī)定的使用介質(zhì)和工況。 

15) 的連接螺栓應(yīng)選用適合于閥門(mén)的工況和壓力額定值的螺栓。 當(dāng)然，還有很多設(shè)計(jì)和工藝方法能滿足襯里閥門(mén)的特殊要求，如zui近發(fā)展起來(lái)的滾塑工藝、噴塑工藝，還有熱噴涂陶瓷、納米復(fù)合材料等新工藝、新技術(shù)、新材料在閥門(mén)襯里上的應(yīng)用，并取得非常好的效果。這有待于同行的摸索、創(chuàng)新、總結(jié)、提高。與本文相關(guān)的論文有：礦山電動(dòng)插板閥